Dunkle Materie

Man erhält aus theoretischen Überlegungen einen Wert für die Gesamtmasse von Galaxienhaufen, der mit etwa 1,2 Billiarden Sonnenmassen deutlich über dem Wert liegt, den man aus einer Zählung und Gewichtung der Galaxien nach Leuchtkraft erwarten würde.
Diese Unstimmigkeit hat schon 1933 Fritz Zwicky entdeckt und daraus geschlossen, dass in den Galaxienhaufen unsichtbare Masse vorhanden sein muß (dunkle Materie) Er kam auf die unvorstellbare Größe von Faktor 30 bis 40 mehr Masse.

Ein weiteres Indiz für diese dunkle Materie findet man auch in der Rotation einer Galaxie. Die schnellere Rotation in den Außenbereichen lässt sich auch mit dem Einfluss von dunkler Materie erklären.

Über den Aufbau der dunklen Materie lässt sich nur spekulieren. Die Überlegungen reichen von
– nicht aus bekannten Elementarteilchen aufgebaut –
bis hin zu
- besteht aus nicht leuchtender Materie –
Wie zum Beispiel:
Kaltes Gas
Da heißes Gas immer Strahlung emittiert, bleibt als erste Möglichkeit für Dunkle Materie nur kaltes Gas übrig. Gegen diese Hypothese spricht die Tatsache, dass sich kaltes Gas (unter bestimmten Umständen) durchaus erwärmen kann und selbst riesige Gasmengen nicht die benötigte Masse aufbringen könnten. Es fehlen auch Absorptionslinien, die das Gas von dahinter liegenden Objekten aussenden müsste.
Kalte Staubwolken
Eine ähnliche Lösung stellt die mögliche Existenz kalter Staubwolken dar, die auf Grund ihrer niedrigen Temperatur nicht strahlen und somit unsichtbar wären. Allerdings würden sie das Licht von Sternen reemittieren und somit im Infrarotbereich sichtbar sein. Außerdem wären so große Mengen an Staub nötig, dass sie die Entstehung der Sterne maßgeblich beeinflusst hätten.
MACHOs
(Massive astrophysical compact halo objects) Es handelt sich dabei um Himmelskörper, in denen der Druck so gering ist, dass keine Kernfusion stattfinden kann, so dass sie nicht sichtbar sind. Das können zum Beispiel Braune Zwerge (zu kleine Sterne ohne Kernfusion) oder alte, erloschene und abgekühlte Sterne sein.
Steht ein MACHO allerdings genau vor einem Stern, so verstärkt er als Gravitationslinse dessen Strahlung. In der Tat wurde dies zwischen Erde und der Großen Magellanschen Wolke vereinzelt beobachtet. Man nimmt heute jedoch an, dass MACHOs nur einen kleinen Teil der Dunklen Materie ausmachen.